Теоретические аспекты построения термодинамических моделей электродвигателей

Владимир Павлович Метельков

Аннотация


Получено обобщенное математическое описание термодинамической модели электрической машины на основе тепловых схем для произвольного количества узлов и охлаждающих сред, учитывающее влияние температуры узлов на величину греющих потерь, выделяющихся в этих узлах. Показано, что введение учета зависимости мощности потерь в узлах термодинамической модели от температуры этих узлов из-за температурной зависимости сопротивлений обмоток не изменяет свойство линейности модели. Аналитически доказано, что при отсутствии зависимости мощности потерь в узлах термодинамической модели от температуры этих узлов изменение во времени свободных составляющих термодинамических процессов в этой модели всегда имеет апериодический затухающий характер, однако при наличии температурной зависимости мощности потерь это положение не всегда справедливо. Аналитически определены условия, при которых в случае наличия температурной зависимости мощности потерь происходит неограниченное увеличение температуры элементов электрической машины без выхода на установившийся уровень.


Ключевые слова


термодинамическая модель; электрический двигатель; тепловая схема; дифференциальные уравнения; собственные числа

Полный текст:

PDF

Литература


Onishchenko G.B., Yunkov M.G. [Power Drive Systems Development Problems and Prospects]. Trudy VIII Mezhdunarodnoy (XIX Vserossiyskoy) konferentsii po avtomatizirovannomu elektroprivodu [Proc. of the VIII Int. (XIX All_Russian) Conf. on the Automatic Electric Drive]. Saransk, 2014, vol. 1, pp. 5–9.

Zyuzev A.M., Metelkov V.P. Toward the Evaluation of the Thermal State of an Induction Motor in

the Recursive Short_Term Mode. Russian Electrical Engineering, 2014, vol. 85, no. 9, pp. 554–558. DOI: 10.3103/S1068371214090090

Zyuzev A.M., Lipanov V.M., Metelkov V.P., Polyakov V.N., Popov A.S., Shut’ko V.F. The Software Package for the Study of Operating Modes of Electric Drives for Drilling Rigs. Russian Electrical Engineering, 2003, no. 7, pp. 25−31.

Zyuzev A.M., Metelkov V.P., Radchenko V.N. Mathematical Model of Lowering and Lifting Unit for Dril-ling Rig, Izvestiya vuzov. Gornyy zhurnal [Proceedings of the universities. Mining Journal], 2003, no. 5,

pp. 22−30.

Boglietti A., Cavagnino A., Staton D.A. TEFC Induction Motors Thermal Models: A Parameter Sensitivity Analysis. IEEE Transactions on Industry Applications, May-June 2005, vol. 41, issue 3, pp. 756–763. DOI:10.1109/TIA.2005.847311

Chin Y.K., Staton D.A. Transient Thermal Analysis Using Both Lumped-Circuit Approach and Finite Ele-ment Method of a Permanent Magnet Traction Motor. IEEE Africon, Gaborone, Botswana, September 2004,

pp. 1027–1035. DOI: 10.1109/AFRICON.2004.1406847

Boglietti A., Cavagnino A., Staton D., Shanel M., Mueller M., Mejuto C. Evolution and Modern Approaches for Thermal Analysis of Electrical Machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics, March 2009, vol. 56, no. 3, pp. 871–882. DOI: 10.1109/TIE.2008.2011622

Tang W.H., Wu Q.H., Richardson Z.J. A Simplified Transformer Thermal Model Based on Thermal-Electric Analogy. IEEE Transactions on Power Delivery, July 2004, vol. 19, no. 3, pp. 1112–1119. DOI: 10.1109/TPWRD.2003.822968

Kopylov I.P., Klokov B.K., Morozkin V.P., Tokarev B.F. Proektirovanie elektricheskikh mashin [Design of Electrical Machine]. Moscow, Vyssh. Shk. Publ., 2005. 767 p.

Filippov I.F. Teploobmen v elektricheskikhmashinakh [Heat Transfer in Electrical Machines]. Leningrad, Energoatomizdat, 1986. 256 p.

Goldberg O.D., Sviridenko I.S. Proektirovanie elektricheskikh mashin [Design of Electrical Machine] Moscow, Vyssh. Shk., 2006. 430 p.

Fedorov M.M. [Dynamic Models of Thermal Units of Electrical Machines]. Electrical Machinery and Electrical Equipment: Collection of Scientific Papers, 1999, issue 53, pp. 70–73.

Shreiner R.T., Kostylev A.V., Krivovyaz V.K., Shilin S.I. Elektromekhanicheskie i teplovye rezhimy asinkhronnykh dvigateley v sistemakh chastotnogo upravleniya [Electromechanical and Heat Modes of Induction Motors in Frequency Control Systems]. Ekaterinburg, Russian State Professional Pedagogical University Press, 2008. 361 p.

Burkovskiy A.N., Pilipenko O.I., Rybalko O.A., Melnik A.A. Computational and Theoretical Determina-tion of the Change of the Thermal State Windswept Asynchronous Motors in Short Circuit Mode and After. Explosion-proof Electrical Equipment: Collection of Scientific Papers UkrNIIVE. Donetsk, 2007, pp.183–193.

Vorobyov V.A. Nagrevanie i teplovaya zashchita asinkhronnykh dvigateley sredney moshchnosti pri

periodicheskoy nagruzke: dis. ... cand. tekhn. nauk [Heating and Thermal Protection of Asynchronous Motors of Average Power Under Periodic Load: Tesis for a Cand.’s Degree]. Sverdlovsk, 1982. 181 p.

Petrushin V.S., Yakimets A.M., Kobrin V.L.Calculation of Thermal Non-stationary Modes of Operation of Asynchronous Motors for Variable Speed Drives, Electrotechnics and Electrical Engineering, 2003, no. 4, pp. 65–68.

Petrushin V.S., Yakimets A.M., Kalenik O.V. Features Thermal Calculations of Transient Modes, of Reg-ulated Asynchronous Motors. Electrical Machinery and Electrical Equipment: Collection of Scientific Papers,

, issue 71, pp. 47–51.

Varenik E.A., Fedorov M.M., Mikhailov V.E. [Thermal Transients in Structural Elements of Induc-tionMotors with a Fixed Rotor]. Explosion-proof Electrical Equipment: Collection of Scientific Papers UkrNIIVE. Donetsk, 2009, pp.146–154.

Savin B.V., Shirnin I.G. Савин, Б.В. Research and Development of Explosion-proof Asynchronous Mo-tors 0,25–2000 kW. Electrotechnical Industry. A Series of Electrical Machines, 1977, no. 10 (80), pp. 7−8.

Production of “Leningrad Electric Machine Plant”. Technical Catalog. Ruselprom, 2009. 160 p. [Disk].

Borisenko A.I., Kostikov O.N., Yakovlev A.I. Okhlazhdenie promyshlennykh elektricheskikh mashin [Cooling of Industrial Electric Machines]. Moscow, Energoatomizdat, 1983. 296 p.

Sipaylov G.A., Sannikov D.I., Zhadan V.A. Teplovye, gidravlicheskie i aerodinamicheskie raschety v el-ektricheskikh mashinakh [Thermal, Hydraulic and Aerodynamic Computations in Electrical Machines]. Moscow, Vyssh. Shk. Publ., 1989. 239 p.

Korn G., Korn T. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers. Moscow, Nauka, 1984. 832 p.

Gantmaher F.R. Teoriya matrits [Matrix Theory]. Moscow, Nauka, 1966. 576 p.

Lankaster P. Teoriya matrits [Matrix Theory]. Moscow, Nauka, 1973. 280 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power160211

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.